[发明专利]一种单电感升压与升降压双输出直流变换器

说明书

一种单电感升压与升降压双输出直流变换器，涉及直流变换技术。包括输入电压源、电感、开关管、二极管、输出电容以及输出电阻；输入电压源V_i的正端与电感L₁的一端相连，电感L₁的另一端与开关管的漏极相连，开关管S₁的源极与输入电压源V_i的负端相连，开关管S₂的源极与二极管D_s2的阳极相连，二极管D_s2的阴极与输出电容C₁的一端、输出电阻R₁的一端相连，输出电容C₁的另一端和输出电阻R₁的另一端相连于输入电压源V_i的负端，开关管S₃的源极与二极管D_s3的阳极相连，二极管D_s3的阴极与输出电容C₂的一端、输出电阻R₂的一端相连，输出电容C₂的另一端和输出电阻R₂的另一端相连于输入电压源V_i的正端。

技术领域

本发明涉及直流变换技术，尤其是涉及一种单电感升压与升降压双输出直流变换器。

背景技术

在新能源直流微网、电动汽车、个人电脑等诸多工业及生活应用中，存在多个电压不同的直流端口，它们之间需要通过直流变换器来实现电压调节和功率控制。针对此需求，最简单的一种解决方案是使用多个独立的直流变换器。但是该方案使用的元件数量多，导致系统的体积大、成本高。为优化系统的成本和体积，国内外研究提出了单电感多端口直流变换器改进方案，它仅需一个电感作为共同的功率传输途径，从而有效地减少了磁芯元件的使用数量。

目前，基于经典的boost两端口变换器，学者们已提出了三种不同的单电感双输出直流变换器。在第一种单电感双输出直流变换器中，第二路输出的负端与原输出的正端相连，因此第二路的输出电流必须要小于第一路的输出电流，限制了其应用推广([1]A.Nami,F.Zare,A.Ghosh,and F.Blaabjerg,Multi-output DC-DC converters based on diode-clamped converters configuration:topology and control strategy,IET PowerElectron.,vol.3,no.2,pp.197-208,Mar.2010)。在第二种单电感双输出直流变换器中，第二路输出的负端与原输出的负端相连([2]W.Ki and D.Ma,Single-inductor multiple-output switching converters,in IEEE 32nd Annual Power ElectronicsSpecialists Conference,2001,pp.226-231)。在该变换器中，要求两路输出电压均大于输入电压。若有一路输出电压比输入电压小，则其输出电流也会受到限制。在第三种单电感双输出直流变换器中，第二路输出的正端与输入的负端相连，可同时提供升压和升降压两路输出，但是在每个电感电流不为零的换流模态，总有两个半导体器件处于导通状态，它的导通损耗比较高([3]L.Benadero,V.Moreno-Font,R.Giral,and A.E.Aroudi,Topologiesand control of a class of single inductor multiple-output convertersoperating in continuous conduction mode,IET Power Electron.,vol.4,no.8,pp.927-935,Sept.2011)。

发明内容

本发明的目的在于针对现有基于经典的boost两端口变换器衍生出的单电感双输出直流变换器存在的问题，提供一种单电感升压(boost)与升降压(buck-boost)双输出直流变换器。